近日，王苗同學(xué)關(guān)于具有豐富界面、核殼結(jié)構(gòu)的磷酸鎳鈷銨用于水系混合儲(chǔ)能器件的論文被EA(ELECTROCHIMICA ACTA)接收。簡介如下：
引言：
將擴(kuò)散控制的電池材料用于超級(jí)電容器能夠顯著提升超級(jí)電容器的能量密度，但是由于電池材料自身緩慢的電荷傳輸動(dòng)力學(xué)會(huì)影響超級(jí)電容器的功率密度。這個(gè)問題可以通過對(duì)電池材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，使得電容控制的電和儲(chǔ)存機(jī)制占主導(dǎo)。在這項(xiàng)工作中，通過結(jié)合肯達(dá)爾效應(yīng)與奧斯瓦爾德熟原理成功化合成了具有豐富界面的以多晶(NH4)(Ni,Co)PO4·0.67 H2O 納米片為殼、單晶(NH4)(Ni,Co)PO4·0.67 H2O為核的核殼結(jié)構(gòu)（NCoNiP@NCoNiP）。這種獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)通過界面的空位、空隙處存在的額外電荷促進(jìn)電荷的協(xié)同快速傳輸。因此，這種獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出突出的電化學(xué)性能，在1A g-1時(shí)，容量高達(dá)193mAh g-1, 到10A g-1時(shí)，容量為182.9mAh g-1,容量保持率為96.1%。同時(shí)，通過動(dòng)力學(xué)分析得出，電池-超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能器件的在高掃描速度下顯示出具有超級(jí)電容器特征。此外，基于NCoNiP@NCoNiP材料組裝的混合儲(chǔ)能器件表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，當(dāng)能量密度為44.5Wh/kg時(shí)，功率密度為150W/kg,當(dāng)功率密度高達(dá)7.4 kW/kg時(shí)，功率密度仍然為30Wh/kg. 在1.0A g-1下循環(huán)7000圈容量保持率為77.5%. 這項(xiàng)工作通過將電池材料結(jié)構(gòu)納米化，實(shí)現(xiàn)電荷儲(chǔ)能機(jī)制由擴(kuò)散控制向電容控制的轉(zhuǎn)變，為電池材料用于高功率器件提供了一個(gè)新的策略。
圖1 為NCoNiP@NCoNiP核殼結(jié)構(gòu)的形成過程示意圖
圖2 （a-b）NCoNiP@NCoNiP核殼結(jié)構(gòu)的TEM圖；（c）為NCoNiP@NCoNiP核殼結(jié)構(gòu)的SAED圖；（d-e）圖為NCoNiP的TEM 圖; (f) NCoNiP結(jié)構(gòu)的SAED圖；（g）NCoNiP@NCoNiP和NCoNiP 的XRD圖；（h）NCoNiP@NCoNiP and NcoNiP的N2吸脫附曲線；（i）NCoNiP@NCoNiP 的孔徑分布圖。
圖3 (a) NCoNiP@NCoNiP 和 NCoNiP的) CV曲線在 5 mV s-1; (b) NCoNiP@NCoNiP 的CV 曲線在5-100 mV s-1; (c) NCoNiP@NCoNiP 和 NCoNiP GCD曲線在0.5 A g-1; (d) NCoNiP@NCoNiP 在1-10 A g-1 的GCD 曲線; (e) NCoNiP@NCoNiP容量隨著電流密度變化的曲線示意圖。
圖4 (a-c) NCoNiP@NCoNiP的動(dòng)力學(xué)分析; (d) NCoNiP@NCoNiP能量儲(chǔ)存機(jī)理圖
圖5 (a) NCoNiP@NCoNiP //HPC 在2-500 mV s-1的CV曲線; (b) NCoNiP@NCoNiP//HPC 在 0.2-10 A g-1下的GCD曲線; (c) NCoNiP@NCoNiP//HPC在不同電流密度下的比容量；(d), (e) NCoNiP@NCoNiP//HPC與文獻(xiàn)比較的Ragone圖; (f) NCoNiP@NCoNiP//HPC 在 1 A g-1的長循環(huán)性能圖. (g-h) NCoNiP@NCoNiP //HP的動(dòng)力學(xué)分析.
該工作得到河北省杰出青年科學(xué)基金（B2017203313），國家自然科學(xué)基金（21403185,51590882,51631001），國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃（2016YFA0200102），國家自然科學(xué)基金委與RGC聯(lián)合研究計(jì)劃 （51361165201），留學(xué)人員科學(xué)研究基金（CG2014003002）和武漢理工大學(xué)材料合成與加工新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢理工大學(xué)2017年-KF-14）資助。
Miao Wang,Yueping Zhao, Xuejiao Zhang, Ruijuan Qi, Shanshan Shi, Zhiping Li, Qingjie Wangc, Yufeng Zhao
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.04.005